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河南理工大學電氣學院畢業論文110kV變電所設計說明書.doc

'河南理工大學電氣學院畢業論文110kV變電所設計說明書.doc'
?摘要 本設計主要根據所給數據和要求進行110kV變電站一次部分設計。首先根據任務書所給系統及線路負荷的有關技術參數,通過對所建變電站出線的考慮和對負荷資料的分析,在滿足安全性、經濟性及可靠性的前提下確定了110kV、35kV、10kV側主接線的形式,然后又通過負荷計算及對供電圍一級負荷供電可靠性的考慮及對N-1原則的應用,確定了主變壓器臺數、容量及型號,并依據N+1原則設計了變電所所用電,為以后的計算和設備選取做好準備,又進行等值網絡化簡,選擇短路點做出短路等值電路并進行短路計算,根據短路電流計算結果及最大持續工作電流,對包括母線、高壓斷路器、高壓隔離開關、互感器在的電氣設備進行了選擇和校驗,并根據工程情況參考有關技術手冊確定了變電所的配電裝置。本文同時對變電所防雷保護尤其是雷電沿導線進入變電所的侵入波保護進行了簡單的分析并且還考慮了變電所接地網的設計,最后繪出了電氣主接線圖及配電裝置圖。關鍵詞:電氣主接線; 短路計算; 電氣設備; 變電所設計; 配電裝置ABSTRACTThis paper designs a 110kV substation.Firstly,according to the given material,electricity line and the parameters of the load which is provided by the assignment book,through considering the would-be substation,analyzing electrical data,confirming the Main electrical bus formation of 110kV、35kV、10kV side based on security,economy and reliability,under the guide of dispiline N-1 then conform the numbers,volume and type of the main transformer through circuit calculation and supply district,thus getting the parameters of all the component,at the same time with the use of displine N+1,my paper designs the consume of substation ,simplify electric circuit,select short point to carry on short circuit calculations operation circuit, select and check out electrical equipment, including bus,breaker, disconnect switch, voltage transformer, current transformer and so on,so that conform the distribution apparatus.Configurating relay protection and setting-calculation for the electricity line,transformer and bus according to the load and short calculations.At the same time,this paper analyses simply lightning protection and grounding system.Finally,two pictures are given including main electrical wiring diagram and 110kV power distribution equipment sectional drawing Keywords: Substation design; Transformer; Main electrical wiring; Equipment election目錄1 緒論 11.1 變電站概述 11.1.1 變電站在電力系統中的地位 11.1.2 負荷對變電所供電的要求 11.1.3 電力系統的額定電壓 21.2 我國變電站及其設計的現狀、發展趨勢及新變化 31.3 變電站設計的主要原則 41.4 設計任務書 52 電氣主接線設計 82.1 電氣主接線設計基礎 82.1.1 對電氣主接線的基本要求 82.1.2 變電站電氣主接線的設計原則 82.1.3 電氣主接線設計步驟 92.2 電氣主接線的基本形式 112.3 電氣主接線選擇 113 變電站主變壓器選擇 153.1 主變壓器臺數的選擇 153.2 無功補償措施 153.2.1 無功功率補償的必要性 153.2.2 無功功率補償的方法 163.3 主變壓器容量的選擇 173.4 主變壓器型號的選擇 183.5 主變壓器型號選擇 193.6 變電所所用電設計 203.6.2 直流系統 203.6.3 所用電選擇 214 短路電流計算 224.1 短路形成原因 224.2 短路的危害及預防辦法 224.3 短路電流計算的目的 234.4 短路電流計算方法 234.5 短路電流計算 234.5.1 110kV側母線短路計算 264.5.2 35kV側母線短路計算 274.5.3 10kV側母線短路計算 285 電氣設備的選擇 315.1 導體的選擇和校驗 315.1.1 110kV母線選擇及校驗 335.1.2 35kV母線選擇及校驗 335.1.3 10kV母線選擇及校驗 345.2 斷路器和隔離開關的選擇及校驗 355.2.1 110kV側斷路器及隔離開關的選擇及校驗 365.2.2 35kV側斷路器及隔離開關的選擇及校驗 385.2.3 10kV側斷路器及隔離開關的選擇及校驗 405.2.4 10kV側母聯斷路器的選擇和校驗 425.3 互感器的選擇 445.3.1 電流互感器的選擇 445.3.2 電流互感器的校驗 455.3.3 電壓互感器的選擇 466 防雷保護 486.1 直擊雷保護 496.2 侵入波保護 496.3 變電所接地裝置 507 配電裝置 517.1 配電裝置概述 517.1.1 配電裝置的類型及其特點 517.1.2 配電裝置型式的選擇 527.2 對配電裝置的基本要求和設計步驟 527.3 屋配電裝置 537.4 屋外配電裝置 538 。省略部分。較重的電氣設備布置在下層,以減輕樓板的荷重并便于安裝;(4)充分利用間隔的位置;(5)設備對應布置,便于操作;(6)有利于擴建。7.4 屋外配電裝置 屋外配電裝置將所有電器設備和母線都裝設在漏填的基礎、支架或構架上。屋外配電裝置的結構形式,除與電氣主接線、電壓等級和電氣設備類型密切相關以外,還有地形地勢有關。 根據母線和電氣設備布置的高度,屋外配電裝置可分為中型、高型、半高型和GIS型,中型配電裝置又分為普通中型和分相中型兩類。 一、中型配電裝置(1)普通中型配電裝置 屋外普通中型配電裝置的特點是將所有電氣設備均安裝在同一水平面上,并安裝在一定高度的基礎上,使帶電部分對地保持必需的高度,以便于工作人員能子地面上安全活動,而母線一般采用軟導線安裝在構架上,稍高于電氣設備所在平面。中型配電裝置應設備安裝位置較低,便于施工、安裝、檢修與維護操作,構架高度低,抗震性能好;布置清晰,不易發生誤操作,運行可靠;所用的鋼材比較少,造價低。主要缺點是占地面積大。普通中型配電裝置是我國有豐富設計和運行經驗的配電裝置,廣泛應用于220kV及以下的屋外配電裝置中。(2)分相中型配電裝置隔離開關分相布置在母線正下方的中型配電裝置,稱為分相中型配電裝置。分相中型配電裝置除具有中型配電裝置的優點外,還具有接線簡單清晰,由于采用鋁合金硬圓管母線,可以縮小母線相間距離,較低架構高度,采用伸縮式隔離開關可以進一步減小占地面積,較普通中型布置節省占地面積1/3左右。其缺點是施工復雜,使用的支柱絕緣子防污還抗震能力差。 二、高型配電裝置屋外高型配電裝置的特點是母線及電氣設備分別布置在幾個不同的高度上,兩組母線及母線隔離開關上下重疊布置。與普通中型配電裝置相比,可節省占地面積50%左右。高型配電裝置的主要缺點是對上層設備的操作與維護工作條件較差;耗用鋼材比普通中型高15%~60%;抗震性能差。高型配電裝置主要用于土地及其匱乏的地區,或場地狹窄或需要大量開挖、回填土石方的地方等。 三、半高型配電裝置半高型配電裝置吸收了中、高型配電裝置的優點,并克服兩者的缺點。它的特點是兩組母線的高度不同,將旁路母線或主母線置于高一層的水平面上,并與斷路器、電流互感器等設備重疊布置,從而縮小了縱向尺寸。高型配電裝置的優點是:占地面積比普通中型布置減少30%;除旁路母線和旁路隔離開關布置在上層外,其余部分有中型布置基本相同,運行維護較方便,易被運行人員所接受。這種布置的缺點是檢修上層母線和隔離開關不方便。半高型布置適用于110~220kV配電裝置,但在110kV配電裝置中應用的比較廣泛。高壓開關柜主要分固定式和手車式兩種;就結構而言又分開啟式、半封閉式、封閉式;就使用環境而言又有戶、戶外之分;就操作方式而言有電磁操作機構、彈簧操作機構和手動操作機構。 選用高壓開關柜,要根據使用環境決定選用戶型還是戶外型,根據開關柜數量的多少和對可靠性要求,確定使用固定式還是手車式開關柜。固定式開關柜價格便宜些,但靈活性不如手車式。對可靠性要求不過高,開關柜臺數又較少的變電所,盡量選用固定式開關柜以降低投資。要結合高接線設計確定開關柜的一次方案,開關柜的一次方案可查閱相關電氣手冊。結合控制、計量、保護、信號等方面的要求,選擇或自行設計二次接線。選定開關柜之后柜中主要部件要按使用條件(海拔高度、環境溫度、相對溫度、日照、風速、日溫差等等)及短路情況進行校驗。選定操作機構時,要結合變電所操作電源情況而定。有直流操作電源(硅整流、蓄電池等)處盡量采用電磁操作機構。小型變電所采用手動操作機構比較簡便,但開關柜的斷流量要減弱很多。本次設計中110kV電壓等級采用屋外普通中型配電裝置,35kV及10kV電壓等級采用屋成套式配電裝置,開關柜型號為KYN28A-12和JYN-35,JYN1-35。8結論與展望 以上設計的變電所不僅能實現變電所變換電壓、連接系統和用戶的基本功能,而且110kV、35kV和10kV側主接線和個電氣設備的使用具有較高的供電可靠性,同時10kV側站用電支路和變電所備用電源的裝設能保證變電站用電的持續性,采用N+1原則設置的變壓器能保證在一部變壓器因檢修或事故退出運行情況下對全部一級負荷和二級負荷供電供電,設計中對一級負荷供電可靠性的考慮能在理論上做到對一級負荷供電的絕對的可靠性,具有較高的理論意義和應用價值,防雷保護的設置能保護變電所房屋設施和配電裝置的安全工作,10kV側配電柜的使用減小了變電所的占地面積,使檢修、操作都變得簡單、明了。 此次設計涉及到的計算、選擇、校驗都比較繁瑣且容易出錯,所涉及的容包括了本專業中所學的幾門主要主干課程。通過收集整理資料、計算和選擇及校驗和繪圖這些階段,不但復習了原來所學的專業知識并且對相關知識有了更深層次的認識更系統的理解,更重要的是提高了發現問題并綜合運用專業知識解決問題的能力。變電站設計是一個嚴密的工程設計過程,學會變電所設計是電氣專業本科生必備的專業技能之一,在這個過程中,要學會學以致用,以使理論知識在設計中得以應用。通過查閱相關教材、手冊、技術標準等資料,結合自己的理論基礎,結合設計任務書,做了一些基礎性工作。致 本設計是在理工大學電氣學院海波老師的直接指導下完成的,在設計過程中,老師多次給予了悉心的指導和大力幫助,并提出了許多寶貴的修改意見。老師嚴謹的治學態度深深感染了我,在此向老師表示衷心的感。另外,在畢業設計期間,對于大學王明東教授和孔斌教授給予的指導和幫助,也表示深切的意。對于出席答辯會的各位老師、各位專家,在此也向他們表示由衷的意。在設計的整理、資料的收集、圖片的處理、軟件的應用、圖紙的繪制等方面,得到了同學鄒鵬、冠杰的幫助,在此向他們表示感。在以后的學習和工作過程中,我一定會以各位老師、專家為榜樣,認真學習鉆研本專業知識,做一名優秀的電氣工程技術工作人員! 再次向各位老師、各位專家表示衷心的感!參考文獻[1]都洪基.電力系統繼電保護原理[M].:東南大學,2006.[2]許珉,豐奇.發電廠電氣主系統[M].:機械工業,2011.[3]珩.電力系統穩態分析[M].:中國電力,2007.[4]何仰贊.電力系統分析[M].:華中科技大學,2002.[5]孟祥東.淺談無人值班變電站設計原則及應用[J].科技信息,2010.[6]毅涵.電力系統基礎[M].:中國電力,2002.[7]傅知蘭.電力系統電氣設備選擇與實用計算[M]. :中國電力,2004.[8]周澤存.高電壓技術,:中國電力,2007.[9]熊信銀.發電廠電氣部分.:中國電力,2009.[10]鄒有明.現代供電技術.:中國電力,2007.[11]焦留成.實用供配電技術手冊.:中國電力,1998.[12]介才.供配電技術.:機械工業,2008.[13]王士政.電力工程類課程設計指導.:中國水利水電,2007.[14]介才.工廠供電設計指導.:機械工業,1997.[15]唐治平.供配電技術.:電子工業,2005.
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